基于类拉格朗日方程的UVMS动力学简化建模方法 - 杨青宇; 任凭; 王浩 (水下无人系统学报, 2024)
TJ630.33%U664.82; 作为一种具有强非线性、强耦合、时变、冗余且高维度的复杂系统,水下机器人-机械臂系统(UVMS)的建模、运动控制和稳定性研究都具有较大的难度.在动力学建模中,对于自由度较高的复杂UVMS,采用传统拉格朗日方程建模,需要对广义坐标向量和其导数分别进行求导和求偏导操作,会面临符号求导计算量大、建模效率低等问题.因此,文中基于类拉格朗日方法提出一种适用于 6+n自由度UVMS的动力学简化建模方法,以减少符号化公式推导的运算量,提高建模效率与结果的准确性.最后结合BlueROV水下机器人与Reach Alpha水下机械臂的实物参数对所建立的模型进行了数值仿真,实验结果验证了UVMS的复杂耦合性.基于文中方法建立的动力学模型具有明确、清晰的方程形式,能够为控制算法研究与耦合力优化提供有力支撑,为动力学参数设计与轨迹规划研究提供参考.